바이오스펙테이터

최용빈 객원연구원

장-폐 축(Gut-Lung axis)이란?

지난 수년간 인간 마이크로바이옴(Human microbiome)이 건강 및 질병에 미치는 영향에 대한 활발한 연구가 진행됨에 따라 인체의 여러 부위에 존재하는 수많은 미생물(마이크로바이옴; 마이크로바이오타)의 중요성이 밝혀졌다.

마이크로바이옴 연구의 대부분은 장내 마이크로바이옴(Gut microbiome)에 집중되었는데, 이는 장내 마이크로바이옴을 구성하는 미생물의 종(Species)의 수와 양이 가장 많고, 부수적으로는 대변 시료를 통해 비교적 간단하게 분석할 수 있기 때문이다. 하지만 장관계(Gastrointestinal tract) 이외에도 피부, 구강, 호흡기 및 폐에도 다양한 종으로 구성된 미생물 군집이 존재하며, 이들은 각 부위 및 인체 전반에 걸쳐 영향을 미치고 있다.

최근 장내 미생물이 장관계를 넘어 다른 기관의 생리(Physiology) 및 질병에 관여한다는 사실과 더불어 이들 장내 마이크로바이옴이 인체 내 다른 부위의 마이크로바이옴과 밀접히 연관되어 있음이 보고되고 있다. 특히 호흡기(Respiratory system)와 장관계의 마이크로바이옴은 높은 연관성을 가지며 유사한 구조를 보이는데, 이는 흡입 및 연하(Swallowing)를 통해 구강 경로(Oral route)로 들어오는 미생물이 장내 미생물 및 호흡기 미생물의 주요 접종원(Inoculum)이기 때문이다. 하지만 이후 장관계의 혐기 환경 및 호흡기의 호기 환경에 따라 유사하지만 동시에 상이한 마이크로바이옴이 발달하게 된다.

흥미로운 사실은 장내 마이크로바이옴과 호흡기 내 마이크로바이옴이 외부 미생물 유입에 따른 유사성뿐 아니라 혈중 미생물 유래 대사산물, 면역 반응 등 인체의 여러 경로를 통한 상호작용을 통해 각각의 미생물 조성에 영향을 미칠 수 있다는 점이다. 장내 마이크로바이옴이 호흡기 및 폐 마이크로바이옴의 조성에 영향을 미친다는 관찰이 지속적으로 보고되었다. 한 예로 장내 마이크로바이옴 조성에 가장 중요하게 관여하는 요인인 식이의 변화가 폐 마이크로바이옴의 조성에도 영향을 미치는 것으로 보고되었고, 분변 이식을 받은 실험동물에서 폐 마이크로바이옴의 조성 변화가 관찰된 바 있다[1,2]....